JP2001117294A

JP2001117294A - 電子写真装置

Info

Publication number: JP2001117294A
Application number: JP29378299A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yamada; 邦夫山田; Atsushi Ogiwara; 敦荻原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】中間階調の再現性に優れた低コストの電子写
真装置を提供することを目的とする。【解決手段】現像濃度目標値を記憶する現像濃度目標
値メモリ２１、現像濃度目標値と基準パッチ濃度測定値
との誤差を求める誤差演算器２２、操作量を記憶する操
作量メモリ２３、操作量メモリ２３内の操作量と現像濃
度測定値に基づき制御ルールを生成する制御ルール演算
器２４、制御ルールを記憶する制御ルールメモリ２５、
複数の制御ルールと操作量と現像濃度測定値とに基づき
各制御ルールの「適合度」を計算し操作量の補正量を得
るための適合ルールを求める適合ルール演算器２６、そ
の適合ルールを用いて、誤差演算器２２から出力される
誤差がゼロとなるような操作量の補正量を求める操作量
補正演算器２７、および操作量メモリ２３に記憶された
操作量をＲＯＳ１に出力する操作量出力回路２８を有す
る制御部２０を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた複写機やプリンタなどの電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子写真装置の画質向上は目覚し
く、印刷や写真画質に並ぶレベルに達しつつある。これ
に伴い、ユーザの画質変動に対する要求は厳しくなって
おり、我々の調査によれば色差３以下というような、人
間の色差識別能力の限界に近いところまで要求されるよ
うになっている。

【０００３】一方、電子写真方式の分野では高速かつ高
画質という長所とともに、静電プロセスを用いているこ
とに起因する画質の不安定さの問題を如何に解決するか
が大きな課題となっている。特にカラー画像における中
間階調の再現性については、従来の白黒機のような濃度
だけでなく、色再現性を左右する階調表現の安定化が重
要な課題になっている。

【０００４】このような課題に対して、特開平６−１０
２７３４号公報には、感光体の表面に低濃度と高濃度の
２種類の基準パッチを形成し、これら２種類の基準パッ
チの濃度をセンサで測定し、その濃度測定値とそれらの
目標値とにより低濃度部と高濃度部の偏差を算出し、こ
の低濃度部と高濃度部の偏差に対応するＶｃｏｎｔ（コ
ントラスト電圧）の補正量とＶｃｌｎ（背景電圧）の補
正量を、記憶装置内のテーブルから抽出し、この抽出さ
れたＶｃｏｎｔの補正量およびＶｃｌｎの補正量に応じ
たスコロトロン帯電器のグリッド電圧値と現像バイアス
値を算出し、この算出されたグリッド電圧値と現像バイ
アス値とによりグリッド電圧と現像バイアス電圧とを制
御するという方法が開示されている。

【０００５】また、特開平６−１０２７３５号公報に
は、感光体の表面に低濃度と高濃度の２種類の基準パッ
チを形成し、これら２種類の基準パッチの濃度をセンサ
で測定し、その濃度測定値とそれらの目標値とにより低
濃度部と高濃度部の偏差を算出し、この低濃度部と高濃
度部の偏差に対応するＶｃｏｎｔ（コントラスト電圧）
の補正量とＶｃｌｎ（背景電圧）の補正量を、記憶装置
内に記憶されている推論データに基づいて定性的に推論
し、この推論されたＶｃｏｎｔの補正量およびＶｃｌｎ
の補正量に応じたスコロトロン帯電器のグリッド電圧値
と現像バイアス値を定量的に算出し、この算出されたグ
リッド電圧値と現像バイアス値とによりグリッド電圧と
現像バイアス電圧とを制御するという方法が開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術には次のような問題がある。

【０００７】すなわち、階調特性を精度よく把握して制
御するためには、多数の基準パッチを形成し、その濃度
または濃度に相当する物理量を測定しなければならな
い。また、少数の基準パッチのみで階調特性を精度よく
把握して制御しようとした場合、基準パッチのカバレッ
ジ（Ｃｉｎ）が任意の濃度に設定されていたのでは、基
準パッチ以外の濃度領域では制御精度が低下してしま
い、低濃度から高濃度までの全ての濃度領域を十分に精
度よく制御することは困難である。

【０００８】上記の従来技術では、階調特性を補正制御
する際に、画像形成条件の操作量としてＶｃｏｎｔ（コ
ントラスト電圧）およびＶｃｌｎ（背景電圧）などの
「電位」を用いているため、電子写真装置関連のセンサ
類の中でも最も高価な電位センサを用いる必要があり、
低コストの電子写真装置を構成することは難しい。

【０００９】また、上記の従来技術では、露光量一定の
ままで帯電器のグリッド電圧（Ｖｈｉｇｈに対応）およ
び現像バイアス電圧を補正しているため、Ｖｈｉｇｈを
補正した結果としてＶｌｏｗも変ってしまう。すなわ
ち、Ｖｈｉｇｈ，Ｖｌｏｗ，Ｖｂｉａｓの全てが変化す
ることになるため補正量演算が複雑になり、高精度の制
御演算は不可能に近い。従って、上記の特開平６−１０
２７３４号公報に開示されているようなルックアップテ
ーブル方式の制御では、十分な精度で補正量演算を行う
ことは難しい。

【００１０】また、電子写真システムが非線形性の強い
系であり、しかも、温度・湿度などの環境条件の変動や
部材の経時変化などにより電子写真装置の動作状態が複
雑かつ激しく変動するため、上記の特開平６−１０２７
３５号公報に開示されているような定性的な推論とその
定量化手段という２段階の工程からなる推論方式では、
高精度の推論を行うことは極めて難しい。

【００１１】本発明は、上記の事情に鑑み、中間階調の
再現性に優れた低コストの電子写真装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の電子写真装置は、感光体の表面を所定の帯電器に
より帯電し、帯電された感光体表面を画像情報に基づい
て変調された露光光により露光して感光体上に静電潜像
を形成し、感光体上の静電潜像をトナーで現像して感光
体上にトナー像を形成し、トナー像を最終的に所定の画
像記録体に転写および定着して画像記録体上に画像を形
成する電子写真装置において、上記感光体上に、カバレ
ッジ濃度５％〜３０％の間のいずれか１つのカバレッジ
濃度の基準パッチとカバレッジ濃度５０％〜８０％の間
のいずれか１つのカバレッジ濃度の基準パッチとの２種
類の基準パッチを形成する基準パッチ形成手段、上記基
準パッチ形成手段により形成された基準パッチの濃度
を、上記感光体上あるいは感光体から転写された被転写
体上で測定するパッチ濃度測定手段、上記帯電器の帯電
電圧および上記露光光の露光量の各設定値と、上記パッ
チ濃度測定手段により測定された上記２種類の基準パッ
チの各濃度測定値との対応関係を連立一次方程式の係数
の形で表した制御ルールを生成する制御ルール生成手
段、上記制御ルール生成手段により生成された制御ルー
ルを記憶する制御ルール記憶手段、上記制御ルール記憶
手段に記憶された制御ルールに従って、上記基準パッチ
の濃度が所定の値になるように、上記各設定値を補正す
る各設定値補正量を求める設定値補正手段、および上記
設定値補正手段により得られた各設定値補正量に基づき
上記各設定値を変更する設定値変更手段を備えたことを
特徴とする。

【００１３】ここで、上記制御ルール生成手段は、上記
各設定値をそれぞれ複数段階に切り替えながら各段階ご
とに上記２種類の基準パッチを形成し、これらの基準パ
ッチについて測定された濃度測定値に基づいて複数の制
御ルールを生成するものであり、かつ各設定値の切替え
方法は、濃度目標値を概略実現する設定値を基準とし
て、電子写真現像特性の非線形性による上記基準パッチ
の濃度変化割合が相対的に大きくなる方向に切り替える
ものであることが好ましい。

【００１４】また、上記制御ルール記憶手段に記憶され
た制御ルールを用いて、制御時の電子写真装置の動作状
態に適合する適合ルールを生成する適合ルール生成手段
を備え、上記設定値補正手段および上記設定値変更手段
は、上記適合ルール生成手段により生成された適合ルー
ルに基づいて上記各設定値を補正する各設定値補正量を
求め、その求められた各設定値補正量に基づき上記各設
定値を変更するものであることも好ましい態様である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の電子写真装置の
実施形態について説明する。Ａ．本実施例の電子写真装置の構成（１）基本構成図１は、本発明の電子写真装置の一実施形態に用いられ
る画像出力部の概要図である。

【００１６】図１には、この電子写真装置のＩＯＴ（イ
メージアウトプットターミナル：画像出力部）の概要が
示されている。なお、図１では電子写真装置の画像読取
部や画像処理部などは図示省略してあり、ＩＯＴ（画像
出力部）のみが示されている。

【００１７】この電子写真装置のＩＯＴは、矢印Ａ方向
に回転する感光体２、感光体２の表面を帯電するスコロ
トロン帯電器３、帯電された感光体２表面を画像情報に
基づいて変調された露光光により露光して感光体２上に
静電潜像を形成するＲＯＳ（レーザ出力部）１、感光体
２上の静電潜像をトナーで現像して感光体２上にトナー
像を形成する現像器６、感光体２上のトナー像を用紙Ｐ
に転写する転写装置７、用紙Ｐに転写されたトナー像を
定着する定着器８、用紙Ｐを収納する用紙トレイ９、感
光体２の表面をクリーニングするクリーナ４、感光体２
表面の残留電荷を除去する除電器５、および感光体２の
表面に形成された基準パッチの濃度を測定する現像濃度
センサ１０を備えている。

【００１８】なお、本実施形態における用紙Ｐは、本発
明にいう画像記録体に相当するものであり、現像濃度セ
ンサ１０は、本発明にいうパッチ濃度測定手段に相当す
るものであり、また、ＲＯＳ１は、通常の画像形成時に
おいて静電潜像を形成するものであるとともに、本発明
にいう基準パッチ形成手段をもかねている。

【００１９】さらにこれらのほかに、図示しない制御ル
ール生成手段、制御ルール記憶手段、適合ルール生成手
段、設定値補正手段、設定値変更手段、および上記パッ
チ濃度測定手段よりなる制御部を備えている。この制御
部の詳細については後述する。

【００２０】図１を参照しながらこの電子写真装置にお
ける画像形成動作について説明する。

【００２１】先ず、画像読取部（図示せず）で原稿から
読み取られた原画像信号、あるいは外部のコンピュータ
（図示せず）などで作成された原画像信号が画像処理部
（図示せず）に入力され、適切な画像処理が行われる。
こうして得られた入力画像信号がＲＯＳ（レーザ出力
部）１に入力され、レーザ光線Ｒを変調する。こうし
て、入力画像信号によって変調されたレーザ光線Ｒが、
スコロトロン帯電器３により一様帯電された感光体２表
面に照射される。感光体２表面にレーザ光線Ｒがラスタ
照射されると、感光体２上には入力画像信号に対応した
静電潜像が形成される。

【００２２】次いで、現像器６により感光体２上の静電
潜像がトナーにより現像されて感光体２上にトナー像が
形成される。感光体２上のトナー像は感光体２の矢印Ａ
方向への回転に伴われて、感光体２に対向して配置され
た転写装置７に向かって搬送され、転写装置７により感
光体２上のトナー像は、用紙トレイ９から感光体２と転
写装置７との間に供給されてきた用紙Ｐ上に転写され
る。

【００２３】用紙Ｐ上に転写されたトナー像は、定着器
８によって定着され所望の画像が得られる。用紙Ｐ上へ
のトナー像の転写が終了した感光体２は、クリーナ４に
より表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニ
ングされ、除電器５により残留電荷が除去されて、一回
の画像形成動作が終了する。

【００２４】次に、本実施例における基準パッチの形成
およびその濃度測定について説明する。

【００２５】（２）基準パッチ形成およびパッチ濃度の
測定本実施形態では、制御用の基準パッチは、ＲＯＳ１、す
なわち基準パッチ形成手段により感光体２上に形成さ
れ、その基準パッチの濃度が、現像濃度センサ１０、す
なわちパッチ濃度測定手段により測定される。

【００２６】図２は、本実施形態の感光体２上に形成さ
れた基準パッチの平面図である。

【００２７】図２に示すように、本実施形態では、基準
パッチとして、網点カバレッジ６０％のミッド濃度パッ
チＰａ１および網点カバレッジ２０％のハイライト濃度
パッチＰａ２の２種類の基準パッチが形成される。これ
らミッド濃度パッチＰａ１およびハイライト濃度パッチ
Ｐａ２は、いずれも２ｃｍ角程度の大きさで感光体２
（図１参照）の円周方向に平行な、現像濃度センサ１０
により濃度が測定される測定ラインＬ１に沿って並んで
形成される。ミッド濃度パッチＰａ１およびハイライト
濃度パッチＰａ２は、感光体２上の画像エリア外、ある
いは、画像形成時以外のタイミングにおいて画像エリア
に形成されるため、用紙に転写されることはない。ミッ
ド濃度パッチＰａ１およびハイライト濃度パッチＰａ２
は、現像濃度センサ１０により濃度が測定された後、ク
リーナ４の部分を通過する際に消去される。

【００２８】図３は、本実施形態における現像濃度セン
サの概略構成図である。

【００２９】この現像濃度センサ１０は、図３に示すよ
うに、感光体２の表面に光を照射するＬＥＤ照射部１０
ａと、感光体２の表面からの正反射光または拡散光を受
光する受光素子１０ｂとから構成されている。この現像
濃度センサ１０により、図２に示した測定ラインＬ１に
沿って並んで形成されたミッド濃度パッチＰａ１および
ハイライト濃度パッチＰａ２の濃度が順次測定される。

【００３０】本実施例では、基準パッチのカバレッジ
（Ｃｉｎ：網点面積率）の低濃度側の値を２０％、高濃
度側の値を６０％とした。次に、図４、図５、図６、お
よび図７を参照しながら、Ｃｉｎを上記の２種類とした
理由について説明する。

【００３１】図４、図５、図６、および図７は、基準パ
ッチのＣｉｎの値を変化させて制御を行った時のトーン
カーブのグラフである。

【００３２】横軸は基準パッチのＣｉｎ（％）、縦軸は
用紙上に定着された基準パッチの濃度Ｌ^*の値である。

【００３３】これらのグラフは、現像剤のトナー濃度
（トナーとキャリアの重量比）を一定とし、電子写真装
置の動作環境（温度湿度）を、標準環境（２２℃、５５
％ＲＨ）および高湿環境（２８℃、８５％ＲＨ）の２種
類の環境に設定し、基準パッチのＣｉｎの値を変化させ
て標準環境におけるトーンカーブと高湿環境におけるト
ーンカーブとを一致させるように制御を行った場合の両
トーンカーブを示している。図中、丸で図った部分は各
制御ポイントにおける基準パッチの値である。

【００３４】先ず、２種類の基準パッチのＣｉｎをとも
に低濃度側、すなわちＣｉｎ２０％およびＣｉｎ４０％
の２つの制御ポイントで制御した場合は、図４に示すよ
うに、高濃度域において２つのトーンカーブの間にずれ
が生じる。

【００３５】また、２種類の基準パッチのＣｉｎをとも
に高濃度側、すなわちＣｉｎ６０％およびＣｉｎ８０％
の２つの制御ポイントで制御した場合は、図５に示すよ
うに、低濃度域において２つのトーンカーブの間にずれ
が生じる。

【００３６】また、２種類の基準パッチのＣｉｎをとも
に中濃度側、すなわちＣｉｎ４０％およびＣｉｎ６０％
の２つの制御ポイントで制御した場合は、図６に示すよ
うに、高濃度域および低濃度域の双方において２つのト
ーンカーブの間にずれが生じる。

【００３７】これに対して、図７に示すように、低濃度
側のＣｉｎ２０％および高濃度側のＣｉｎ６０％の２つ
の制御ポイントで制御した場合は、高濃度域から低濃度
域までの全域にわたって２つのトーンカーブを一致させ
ることができる。

【００３８】本発明者らは、このように、トーンカーブ
を高濃度域から低濃度域までの全域にわたって一致させ
るための最適なＣｉｎの値が存在すること、およびその
Ｃｉｎの範囲は、低濃度側がＣｉｎ５％〜３０％であ
り、かつ高濃度側がＣｉｎ５０％〜８０％であることを
見いだした。なお、いかに説明する本実施形態には、低
濃度側のＣｉｎを２０％とし、高濃度側のＣｉｎを６０
％とした場合についての例を示した。

【００３９】（３）制御部の構成図８は、本実施形態における制御部のブロック図であ
る。

【００４０】図８には、現像濃度センサ１０による基準
パッチの濃度測定値に基づき、ＩＯＴ（画像出力部）の
スコロトロン帯電器３およびＲＯＳ１を制御する制御部
２０のブロック図が示されている。

【００４１】この制御部２０には、現像濃度目標値メモ
リ２１、誤差演算器２２、操作量メモリ２３、制御ルー
ル演算器２４、制御ルールメモリ２５、適合ルール演算
器２６、操作量補正演算器２７、操作量出力回路２８、
クロックタイマ２９、およびＩ／Ｏ調整部３０を備えて
いる。

【００４２】現像濃度目標値メモリ２１は、ミッド濃度
パッチおよびハイライト濃度パッチの目標値を現像濃度
センサ１０の出力に換算した値（本実施形態では、０か
ら２５５までの値の規格化された値）を記憶する。

【００４３】誤差演算器２２は、現像濃度目標値メモリ
２１に記憶された現像濃度目標値、すなわちミッド濃度
パッチおよびハイライト濃度パッチの目標値と、制御動
作時の現像濃度、すなわち現像濃度センサ１０により測
定された基準パッチの濃度測定値との誤差を演算する。

【００４４】操作量メモリ２３内には、基準パッチ形成
時、および出力画像作成時の、電子写真装置の操作量が
記憶されている。ここで、操作量とは、被制御対象の出
力値を変化させるパラメータの調整量、すなわち帯電器
の帯電電圧の設定値および露光光の露光量の設定値をい
い、本実施形態ではスコロトロン帯電器３のグリッド電
圧設定値（以下、スコロ設定値と略称する）およびＲＯ
Ｓ１のレーザパワー設定値（以下、ＬＰ設定値と略称す
る）の２種類をいう。なお、これらの設定値はそれぞれ
０から２５５までの値に規格化されている。

【００４５】このスコロ設定値およびＬＰ設定値の２つ
を操作量として選んだのは、制御しようとしている画像
濃度がミッド濃度部およびハイライト濃度部の２点であ
ること、およびスコロ設定値およびＬＰ設定値と、ミッ
ド濃度およびハイライト濃度との間に高い相関があるた
めである。さらに、スコロ設定値およびＬＰ設定値を変
更することにより帯電電圧と露光量を瞬時に変更するこ
とが可能であり、高い応答性が得られるためである。

【００４６】操作量メモリ２３から読み出されたスコロ
設定値は、操作量出力回路２８を介してＩＯＴのグリッ
ド電源１５に供給され、これにより、グリッド電源１５
はスコロ設定値に応じた帯電電圧をスコロトロン帯電器
３に印加する。また、操作量メモリ２３から読み出され
たＬＰ設定値は、操作量出力回路２８を介してＩＯＴの
レーザ駆動回路１６に供給され、これにより、レーザ駆
動回路１６はＬＰ設定値に応じたレーザパワーをＲＯＳ
１に供給する。

【００４７】制御用基準パッチ形成時の操作量メモリ２
３内の操作量設定値、および現像濃度センサ１０からの
読取値（本実施形態では０から２５５までの値に規格化
されている）は、制御ルール演算器２４に入力され、後
述するように、制御ルール演算器２４により制御ルール
が生成される。この制御ルールの生成は、事例ベース推
論と呼ばれる手法に基づいている。生成された制御ルー
ルは、制御ルールメモリ２５に複数記憶される。

【００４８】次に、適合ルール演算器２６は、制御ルー
ルメモリ２５に記憶されている複数の制御ルールと、制
御用基準パッチ形成時の操作量メモリ２３内の操作量設
定値と、現像濃度センサ１０からの読取値とに基づき、
後述するように、各制御ルールの「適合度」を計算し、
操作量の補正値を求める適合ルールを演算する。具体的
な演算方法については後述する。

【００４９】操作量補正演算器２７は、適合ルール演算
器２６で演算された適合ルールを用いて、誤差演算器２
２から出力される２種類の基準パッチ濃度の目標値に対
する誤差がゼロとなるような操作量の補正量を演算す
る。その演算結果は操作量メモリ２３に記憶される。

【００５０】一方、基準パッチ信号発生器３１は、ＩＯ
Ｔ（画像出力部）に対してミッド濃度パッチおよびハイ
ライト濃度パッチの２種類の制御用基準パッチの形成を
指示し、それぞれの基準パッチ形成タイミングに合わせ
て、基準パッチ信号を画像出力ＩＯＴ（画像出力部）の
レーザ駆動回路１６に出力する。これによって、図２に
示した２種類の基準パッチが感光体上に形成される。

【００５１】基準パッチ信号発生器３１の動作タイミン
グは、Ｉ／Ｏ調整部３０によって決定される。Ｉ／Ｏ調
整部３０は、クロックタイマ２９が出力するタイム信号
を監視し、２種類の基準パッチが所定位置に形成される
ように基準パッチ信号発生器３１に動作タイミング信号
を供給する。

【００５２】なお、本実施形態における基準パッチ信号
発生器３１、レーザ駆動回路１６、ＲＯＳ１、および現
像装置６は、本発明にいう基準パッチ形成手段に相当す
るものであり、本実施形態における制御ルール演算器２
４は、本発明にいう制御ルール生成手段に相当するもの
であり、本実施形態における制御ルールメモリ２５は、
本発明にいう制御ルール記憶手段に相当するものであ
り、本実施形態における適合ルール演算器２６は、本発
明にいう適合ルール生成手段に相当するものであり、本
実施形態における操作量補正演算器２７は、本発明にい
う設定値補正手段に相当するものであり、本実施形態に
おける操作量メモリ２３および操作量出力回路２８は、
本発明にいう設定値変更手段に相当するものである。Ｂ．本実施形態の動作図９は、本実施形態の出力画像濃度制御のフローチャー
トである。

【００５３】本実施形態の出力画像濃度制御がスタート
すると、先ず初期設定のセットアップが行われた後、図
９に示すように、ステップＳ１において、制御ルールを
新たに生成するか否かの判定が行われる。この判定は、
本実施形態では、前回制御ルールを生成してからの経過
時間に基づいて判定が行われる。例えば、制御ルール生
成後２時間以上経過している場合は、新たに制御ルール
を生成するものと判定してステップＳ２の制御ルール生
成ルーチンに進み、２時間未満であればステップＳ３に
進む。

【００５４】図１０は、本実施形態における制御ルール
生成ルーチンのフローチャートである。

【００５５】制御ルール生成ルーチンでは、図１０に示
すように、先ず、ステップＳ２１において、スコロ設定
値およびＬＰ設定値を３段階に切り替えながら、ステッ
プＳ２２において、感光体上に３組のミッド濃度の基準
パッチおよびハイライト濃度の基準パッチを形成する。

【００５６】この時の操作量、すなわちＬＰ設定値およ
びスコロ設定値の設定方法について以下に詳細に説明す
る。

【００５７】図１１は、ＬＰ設定値（レーザ光量）と基
準パッチ濃度との対応関係を示すグラフである。

【００５８】図１１には、横軸をＬＰ設定値とし、縦軸
を濃度Ｌ^*としたときの、用紙上に定着されたＣｉｎ６
０％基準パッチの濃度曲線が示されている。ここで、Ｌ
Ｐ設定値＝１００を制御ポイントＰとして、この濃度曲
線の制御ポイントＰを通る接線を引くと、図１１中に太
線で示すような制御ルールＴが得られる。この制御ルー
ルＴは、ＬＰ設定値と基準パッチ濃度との対応関係を一
次近似式として表したものに相当する。

【００５９】図１１に示すように、ＬＰ設定値を大き
く、すなわち光量を強くするほど、基準パッチ濃度は濃
くなり、基準パッチの濃度が飽和する方向に変化する
が、周知のように電子写真現像特性には非線形性がある
ので、ＬＰ設定値を大きい値に設定するほど、基準パッ
チの濃度変化割合、すなわち制御ポイントＰにおける濃
度曲線の接線、すなわち制御ルールＴの傾きは小さくな
る。逆に、ＬＰ設定値を小さい値に設定するほど、制御
ポイントＰにおける基準パッチの濃度変化割合、すなわ
ち制御ルールＴの傾きは大きくなる。

【００６０】今、この制御ルールを用いて、濃度を薄く
する方向、すなわち基準パッチの濃度変化割合が相対的
に大きくなる方向にＬＰ設定値を補正する場合について
考える。例えば、図１１中に破線で示すように、濃度Ｌ
^*を５６から６１に変更する場合を考えると、ＬＰ設定
値の変化に対する濃度の変化量が実際より小さくなるた
め、制御ルールＴを用いたＬＰ設定値の補正量（＝２
０）は実際に濃度Ｌ^*＝６１となる補正量（＝１５）よ
り大きくなる。このため、制御にオーバーシュートを生
じることとなり、最悪の場合には発振を起こす恐れがあ
る。

【００６１】一方、同じ制御ルールを用いて、濃度を濃
くする方向に操作量設置値を補正する場合を考える。例
えば、図１１中に一点鎖線で示すように、濃度Ｌ^*の値
を５６から５１に変更する場合を考えると、制御ルール
の操作量設定値の変化に対する濃度の変化量が実際より
大きくなるため、制御ルールを用いた操作量の補正量
（＝２１）は実際に濃度Ｌ^*＝５１となる補正量（＝３
０）より小さくなる。この場合は、応答性は低下する
が、発振の危険性はない。

【００６２】従って、制御の安定性を考慮すると、制御
ルールを生成する際に、制御ルールの傾きが制御ポイン
トＰにおける真の傾きに最も近く、かつその値より小さ
くならないことが要求される。そこで、本実施形態で
は、制御ポイント（基準となるＬＰ設定値）に対して濃
度が薄くなる方向、すなわちＬＰ設定値を小さくする方
向に設定している。また、スコロ設定値に対しても、同
様に、濃度が薄くなる方向、すなわちスコロ設定値を大
きくする方向に設定している。

【００６３】図１０に戻り、制御ルール生成ルーチンの
フローチャートの説明を続ける。

【００６４】図１０に示すステップＳ２３において現像
濃度センサ１０により、上記の３組のミッド濃度の基準
パッチの濃度およびハイライト濃度の基準パッチのそれ
ぞれの濃度を測定し、次に、ステップＳ２４において制
御ルール演算器２４により、スコロ設定値およびＬＰ設
定値と、現像濃度センサ１０の濃度測定値とから制御ル
ールを演算する。こうして得られる制御ルールは、図１
２に示すような制御ルール平面として抽出される。

【００６５】図１２は、本実施形態における３組のスコ
ロ設定値およびＬＰ設定値によるミッド濃度およびハイ
ライト濃度の制御ルール平面を示す図である。

【００６６】図１２に示す３つの点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３
は、３組のスコロ設定値およびＬＰ設定値の組合わせを
示す点である。ここで、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する
ハイライト濃度（ハイライト濃度パッチの濃度測定値）
を示す点をそれぞれ点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とし、同様に点
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応するミッド濃度（ミッド濃度パ
ッチの濃度測定値）を示す点をそれぞれ点Ｍ１，Ｍ２，
Ｍ３とする。そして、点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を通る平面を
ミッドルール平面ＭＰとし、点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を通る
平面をハイライトルール平面ＨＰとする。これら２つの
制御ルール平面を抽出することによりミッド濃度とハイ
ライト濃度に関する制御ルールが演算される。

【００６７】以上のプロセスを数式を用いて示すと次の
ようになる。

【００６８】ミッド濃度に関する制御ルールおよびハイ
ライト濃度に関する制御ルールはそれぞれＤ６０＝ａ１・ＬＰ＋ａ２・ＳＣ＋ａ３ … （１）Ｄ２０＝ｂ１・ＬＰ＋ｂ２・ＳＣ＋ｂ３ … （２）となる。ここで、Ｄ６０はミッド濃度、Ｄ２０はハイラ
イト濃度、ＬＰはＬＰ設定値、ＳＣはスコロ設定値であ
る。上記（１）式および（２）式のａ１，ａ２，ａ３，
ｂ１，ｂ２，ｂ３は連立一次方程式の係数であり、この
（１）式および（２）式からなる連立一次方程式を解い
て係数ａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３の値を求め
ることにより図１０に示す制御ルール演算（ステップＳ
２４）が行われ、図１０の制御ルール生成ルーチンが終
了する。

【００６９】図９に戻り出力画像濃度制御のフローチャ
ートの説明を続ける。

【００７０】図１０における制御ルール生成が終了した
後、図９のステップＳ３において、感光体上の基準パッ
チ濃度を制御する現像濃度制御ルーチンを実行するか否
かの判定が行われる。本実施形態では、出力画像の枚数
をカウントしており、例えば累積枚数が２０枚となるご
とに現像濃度制御ルーチン（ステップＳ４）を実行する
と判定している。

【００７１】図１３は、本実施形態における現像濃度制
御ルーチンのフローチャートである。

【００７２】図１３に示すように、この現像濃度制御ル
ーチンでは、先ず、ステップＳ３１において、出力画像
と出力画像の間のインタイメージ部に基準パッチを形成
し、次に、ステップＳ３２において、現像濃度センサ１
０により基準パッチ濃度を測定する。次に、ステップＳ
３３において、現像濃度目標値メモリ２１に記憶された
現像濃度目標値と、現像濃度センサ１０により測定され
た基準パッチ濃度測定値との誤差を誤差演算器２２によ
り計算する。次に、ステップＳ３４において、適合ルー
ル演算器２６により、制御ルールメモリ２５に記憶され
ている複数の制御ルールと、制御用基準パッチ形成時の
操作量メモリ２３に記憶されている操作量、すなわちス
コロ設定値およびＬＰ設定値と、現像濃度センサ１０の
読取値とから、各制御ルールの「適合度」を計算し、操
作量の補正量を求めるための適合ルールを演算する。次
に、図１４を用いて「適合度」および適合ルールの演算
方法について説明する。

【００７３】図１４は、本実施形態における適合ルール
の演算方法の説明図である。

【００７４】図１４には、制御ルール演算器２４（図
８，図１参照）により抽出された、ミッド濃度について
の２つの制御ルールＡおよびＢによるミッドルール平面
ＭＰＡおよびミッドルール平面ＭＰＢが示されている。
さらに、制御時点における制御内容、すなわち基準パッ
チ形成時のスコロ設定値およびＬＰ設定値の組合わせに
よる現在の設定値と、実際に測定されたパッチ濃度ＭＯ
が示されている。

【００７５】図１４に示す座標空間上で、制御時点にお
ける制御内容を示す点ＭＯと、各制御ルール平面との間
の距離ＬＡおよびＬＢをそれぞれ計算する。そして、そ
の逆数を求め、それらの距離の最小値で規格化する。す
なわち、各制御ルール平面ＭＰＡおよびＭＰＢからの距
離ＬＡおよびＬＢの逆数を合計したものが１となるよう
にする。このようにして規格化された値を「適合度」と
定義する。

【００７６】同様に、ハイライト濃度についても、複数
の制御ルールに基づき各制御ルールの「適合度」を求め
る。

【００７７】次に、上記の「適合度」により各制御ルー
ルの各座標軸方向の傾きを重み付けして合計し、その合
計量を、制御時点における動作状態に適合できる適合ル
ールとする。

【００７８】以上のプロセスを数式を用いて示すと次の
ようになる。

【００７９】制御ルールＲｉ（ｉは正の整数）のＣｉｎ
６０％濃度の偏差をＥ６０，ｉ、Ｃｉｎ２０％濃度の偏
差をＥ２０，ｉとすると、Ｃｉｎ６０％濃度の適合度ｗ
６０，ｉおよびＣｉｎ２０％濃度の適合度ｗ２０，ｉ
は、それぞれ、ｗ６０，ｉ＝（１／Ｅ６０，ｉ）／（Σ（１／Ｅ６０，
ｊ））ｗ２０，ｉ＝（１／Ｅ２０，ｉ）／（Σ（１／Ｅ２０，
ｊ））となる。ただし、Σはｊ（＝制御ルールの総数）につい
ての総和を意味する。

【００８０】全体の適合度ｗｉは、ｗｉ＝ｗ６０，ｉ×ｗ２０，ｉとなる。この適合度ｗｉの総和を求め、各制御ルールの
適合度をこの総和で割って規格化し、適合度Ｗｉを求め
る。

【００８１】適合度Ｗｉが計算されたら、その適合度Ｗ
ｉをもとに適合ルールを演算する。これは、全ての制御
ルールＲｉの係数ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に各制御ルー
ルの適合度Ｗｉをかけたものの総和Ａ１，Ａ２，Ｂ１，
Ｂ２を求め、これを適合ルールの係数とする。以上によ
り、図１２のステップＳ３４の適合ルール演算が終了す
る。

【００８２】図１３に戻り現像濃度制御ルーチンの説明
を続ける。

【００８３】ステップＳ３４による適合ルール演算が終
了した後、ステップＳ３５において、操作量補正演算器
２７により操作量の補正量を演算する。

【００８４】図１５は本実施形態におけるミッド濃度お
よびハイライト濃度を制御するための推論方法を示す概
念図である。

【００８５】図１５に示したように、ここでは、基準パ
ッチ作成時のＬＰ設定時が「９８」、スコロ設定値が
「７６」であったとして、現像濃度センサ１０が測定し
た濃度を制御事例空間内にプロットする。今、ミッド濃
度パッチおよびハイライト濃度パッチの各濃度がそれぞ
れＭ４，Ｈ４であったとすると、図１５に示すようなプ
ロットが行われる。次に、上述したように適合ルール演
算器２６により適合ルールを求め、プロットした点Ｍ
４，Ｈ４を通る適合ルール平面を制御事例空間内に設定
する。次に、各濃度パッチの目標濃度を、制御事例空間
内に目標濃度平面（パッチ濃度軸上で、各濃度パッチの
目標値を通り、スコロ設定値軸＆ＬＰ設定値軸平面に平
行な平面）として設定する。

【００８６】以上の処理により制御事例空間内には、図
１５に示すように、ミッド濃度に関する適合ルール平面
ＭＡＰと、ハイライト濃度に関する適合ルール平面ＨＡ
Ｐと、ミッド目標濃度平面ＭＴＰと、ハイライト目標濃
度平面ＨＴＰが構成される。

【００８７】さて、図１５から明らかなように、ミッド
適合ルール平面ＭＡＰとミッド目標濃度平面ＭＴＰが交
差するミッド目標実現ラインＭＴＬ上に今回の制御内容
がプロットされていれば、ミッド目標濃度が実現できて
いることになる。今回の制御内容が目標実現ラインＭＴ
Ｌ上に載っていなかった場合には、各設定値を変更し
て、すなわち補正して、ミッド目標実現ラインＭＴＬ上
にプロットされるような操作量設定値の組合せを選べ
ば、次回の画像出力はミッド目標濃度を実現できると予
測できる。

【００８８】同様にハイライト濃度についても、ハイラ
イト目標実現ラインＨＴＬ上にプロットされるような各
設定値の組合せを選べば、次回の画像出力時にハイライ
ト目標濃度が実現できると推論できる。したがって、ミ
ッド濃度とハイライト濃度の両方を、それぞれ同時に目
標濃度にするように制御するためには、ミッド目標実現
ラインＭＴＬとハイライト目標実現ラインＨＴＬを、Ｌ
Ｐ設定値軸とスコロ設定軸で作られる平面へ射影して、
その交点のＬＰ設置値とスコロ設定値を採用すればよ
い。図１５で用いた例の場合、今回の設定値（９８，７
６）を次回は（１２８，１１５）に修正して設定すれ
ば、ミッド濃度とハイライト濃度のそれぞれの目標値が
同時に実現できることが判る。

【００８９】このようにして、ミッド濃度およびハイラ
イト濃度を所望の値に実現するための次のＬＰ設定値と
スコロ設置値が決定できる。

【００９０】あるいは、パッチ濃度測定値と目標値との
誤差が予め求められている場合、すなわち、誤差演算器
２２で与えられるミッド濃度目標値およびハイライト濃
度目標値と、現像濃度センサによる濃度測定値とのミッ
ド濃度誤差ΔＤ６０およびハイライト濃度誤差ΔＤ２０
が既知の場合には、スコロ設定値の補正量ΔＳＣおよび
ＬＰ設定値の補正量ΔＬＰを次のようにして求める。す
なわち、 ΔＤ６０＝Ａ１・ΔＬＰ＋Ａ２・ΔＳＣ ΔＤ２０＝Ｂ１・ΔＬＰ＋Ｂ２・ΔＳＣとして、これらをΔＳＣおよびΔＬＰについて解いて、 ΔＬＰ＝（Ｂ２・ΔＤ６０−Ａ２・ΔＤ２０）／（Ａ１
・Ｂ２−Ａ２・Ｂ１） ΔＳＣ＝（Ｂ１・ΔＤ６０−Ａ１・ΔＤ２０）／（Ａ２
・Ｂ１−Ａ１・Ｂ２）を得る。但しＡ１＝Σａ１ｉ・ＷｉＡ２＝Σａ２ｉ・ＷｉＢ１＝Σｂ１ｉ・ＷｉＢ２＝Σｂ２ｉ・Ｗｉである。ここで、Σはｉについての総和を意味する。

【００９１】こうして得られた補正量ΔＳＣおよびΔＬ
Ｐを基準パッチ形成時のスコロ設定値ＳＣおよびＬＰ設
定値ＬＰより減じ、補正後のスコロ設定値ＳＣ，ＬＰ設
定値ＬＰが得られる。

【００９２】こうして、図１３に示すステップＳ３６に
おいて、スコロ設定値ＳＣおよびＬＰ設定値ＬＰが設定
され、現像濃度制御ルーチンが終了する。

【００９３】図９に戻り出力画像濃度制御の説明を続け
る。

【００９４】上記のようにして現像濃度制御ルーチンが
終了した後、図９のステップＳ５に進み、出力画像の作
成を行う。その後、ステップＳ６に進み、画像出力終了
であるか否かの判定を行う。判定の結果、画像出力終了
の場合は出力画像濃度制御動作を終了する。画像出力終
了ではない場合はステップＳ３に戻り、一連の制御動作
を繰り返す。

【００９５】以上のようにして出力画像濃度制御が行わ
れ、画像濃度は常に最適な状態に保たれる。Ｃ．変形例（１）上記の実施形態では、画像出力部ＩＯＴが単色の
レーザプリンタである例についてのみ説明したが、本発
明の適用範囲は、この実施形態に限定されるものではな
く、多色レーザプリンタであっても、あるいはアナログ
方式の複写機であっても、全く同様の効果を発揮するこ
とができる。

【００９６】（２）上記の実施形態において用いたセン
サは単なる一例であり、本発明の効果を得るためには、
基準パッチの濃度が正しく測定できるセンサであれば、
どのような方式のものでも差し支えない。

【００９７】（３）上記の実施形態においては、制御用
の基準パッチ濃度として感光体上の基準パッチの濃度を
モニタする例について説明したが、これに限らず、例え
ば、感光体上のトナー像を中間転写体上に重ねて転写し
た後、用紙上へ一括転写する方式の電子写真装置の場合
は、その中間転写体上に転写した基準パッチ濃度を測定
するようにしてもよい。すなわち、制御用の基準パッチ
としては、画像形成工程の中で、最終的に用紙上に基準
パッチが形成される以前の工程のものであればいずれの
工程における基準パッチでもよい。

【００９８】（４）上記の実施形態においては、制御ル
ール生成ルーチンを実行するか否かの判定が、前回の制
御ルール生成からの経過時間に基づいて行われる例につ
いて説明したが、これに限らず、例えば、温度湿度を検
出しその変化量がある規定値以上になった場合に新たに
制御ルールを生成するようにしてもよい。あるいは、電
子写真装置の電源投入時には、必ず制御ルール生成ルー
チンに入るようにしてもよいし、また、出力画像の出力
枚数をカウントしておき、累積枚数が規定値を越えた場
合に実行するようにしてもよい。更に、これらを適宜組
み合わせたものでもよい。

【００９９】（５）上記の実施形態では、現像濃度制御
ルーチンを実行するか否かの判定を、出力画像の累積枚
数で行う例について説明したが、これは単なる一例であ
り、上記（４）と同様、さまざまな判定基準を用いるこ
とができる。

【０１００】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の電子写
真装置によれば、感光体上にカバレッジ濃度５％〜３０
％および５０％〜８０％の２種類の基準パッチを形成
し、センサによるこれら基準パッチの濃度測定値と、帯
電器の帯電電圧および上記露光光の露光量の各設定値と
に基づいて制御ルールを生成し、その制御ルールにより
帯電器の帯電電圧および露光光の露光量を制御するよう
にしたことにより、中間階調の再現性に優れた低コスト
の電子写真装置を実現することができる。

【０１０１】また、本発明による制御ルールは、連立一
次方程式の係数の形で上記の２種類の基準パッチの各濃
度誤差（変化量）と帯電電圧および露光量設定値の補正
量をダイレクトに対応付けることができるため、高精度
で最適な目標濃度に制御することのできる推論を行うこ
とができる。また、この制御ルールは定期的、自動的
に、または必要に応じて半自動的に学習されるため、電
子写真装置に経時劣化が生じてもその影響を含めた制御
ルールが生成され常に最良の制御精度を得ることができ
る。

【０１０２】また、制御時点で使用される制御ルール
は、学習された複数の制御ルールに基づき制御時点の電
子写真装置の状態に適合するように適合化処理を行って
から制御が行われるため、高精度の推論が可能である。
またその適合化の際に複数の制御ルールを重み付けして
統合化することにより、ある制御ルールに誤差が生じた
としても、その影響を軽減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真装置の一実施形態に用いられ
る画像出力部の概要図である。

【図２】本実施形態の感光体２上に形成された基準パッ
チの平面図である。

【図３】本実施形態における現像濃度センサの概略構成
図である。

【図４】基準パッチのＣｉｎの値を変化させて制御を行
った時のトーンカーブのグラフである。

【図５】基準パッチのＣｉｎの値を変化させて制御を行
った時のトーンカーブのグラフである。

【図６】基準パッチのＣｉｎの値を変化させて制御を行
った時のトーンカーブのグラフである。

【図７】基準パッチのＣｉｎの値を変化させて制御を行
った時のトーンカーブのグラフである。

【図８】本実施形態における制御部のブロック図であ
る。

【図９】本実施形態の出力画像濃度制御のフローチャー
トである。

【図１０】本実施形態における制御ルール生成ルーチン
のフローチャートである。

【図１１】ＬＰ設定値（レーザ光量）と基準パッチ濃度
との対応関係を示すグラフである。

【図１２】本実施形態における３組のスコロ設定値およ
びＬＰ設定値によるミッド濃度およびハイライト濃度の
制御ルール平面を示す図である。

【図１３】本実施形態における現像濃度制御ルーチンの
フローチャートである。

【図１４】本実施形態における適合ルールの演算方法の
説明図である。

【図１５】本実施形態におけるミッド濃度およびハイラ
イト濃度を制御するための推論方法を示す概念図であ
る。

【符号の説明】

１ＲＯＳ（レーザ出力部）２感光体３スコロトロン帯電器４クリーナ５除電器６現像器７転写装置８定着器９用紙トレイ１０現像濃度センサ１０ａＬＥＤ照射部１０ｂ受光素子１６レーザ駆動回路２０制御部２１現像濃度目標値メモリ２２誤差演算器２３操作量メモリ２４制御ルール演算器２５制御ルールメモリ２６適合ルール演算器２７操作量補正演算器２８操作量出力回路２９クロックタイマ３０Ｉ／Ｏ調整部３１基準パッチ信号発生器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体の表面を所定の帯電器により帯電
し、帯電された該感光体表面を画像情報に基づいて変調
された露光光により露光して該感光体上に静電潜像を形
成し、該感光体上の静電潜像をトナーで現像して該感光
体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の
画像記録体に転写および定着して該画像記録体上に画像
を形成する電子写真装置において、前記感光体上に、カバレッジ濃度５％〜３０％の間のい
ずれか１つのカバレッジ濃度の基準パッチとカバレッジ
濃度５０％〜８０％の間のいずれか１つのカバレッジ濃
度の基準パッチとの２種類の基準パッチを形成する基準
パッチ形成手段、前記基準パッチ形成手段により形成された基準パッチの
濃度を、前記感光体上あるいは該感光体から転写された
被転写体上で測定するパッチ濃度測定手段、前記帯電器の帯電電圧および前記露光光の露光量の各設
定値と、前記パッチ濃度測定手段により測定された前記
２種類の基準パッチの各濃度測定値との対応関係を連立
一次方程式の係数の形で表した制御ルールを生成する制
御ルール生成手段、前記制御ルール生成手段により生成された制御ルールを
記憶する制御ルール記憶手段、前記制御ルール記憶手段に記憶された制御ルールに従っ
て、前記基準パッチの濃度が所定の値になるように、前
記各設定値を補正する各設定値補正量を求める設定値補
正手段、および前記設定値補正手段により得られた各設
定値補正量に基づき前記各設定値を変更する設定値変更
手段を備えたことを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】前記制御ルール生成手段は、前記各設定
値をそれぞれ複数段階に切り替えながら各段階ごとに前
記２種類の基準パッチを形成し、これらの基準パッチに
ついて測定された濃度測定値に基づいて複数の制御ルー
ルを生成するものであり、かつ各設定値の切替え方法
は、濃度目標値を概略実現する設定値を基準として、電
子写真現像特性の非線形性による前記基準パッチの濃度
変化割合が相対的に大きくなる方向に切り替えることを
特徴とする請求項１記載の電子写真装置。
【請求項３】前記制御ルール記憶手段に記憶された制
御ルールを用いて、制御時の電子写真装置の動作状態に
適合する適合ルールを生成する適合ルール生成手段を備
え、前記設定値補正手段および前記設定値変更手段は、前記
適合ルール生成手段により生成された適合ルールに基づ
いて前記各設定値を補正する各設定値補正量を求め、そ
の求められた各設定値補正量に基づき前記各設定値を変
更するものであることを特徴とする請求項１記載の電子
写真装置。